Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами разработали способ переработки каменного угля в жидкое топливо с использованием микроволновых поглотителей. Добавки позволили снизить энергозатраты процесса в 4,3 раза и в 3,6 раз снизить расход энергии на производство килограмма жидкого топлива.
Метод основан на микроволновом пиролизе, при котором уголь нагревается под воздействием микроволнового излучения. Сам уголь недостаточно эффективно поглощает такую энергию, из-за чего процесс требует больше времени и электричества.
В качестве поглотителей исследователи использовали оксид железа, оксид меди, навоз крупного рогатого скота и скорлупу кедрового ореха. Добавки составляли 10% от массы угля. В ходе экспериментов ученые анализировали твердый углеродный остаток, жидкие фракции и газ, а также проверяли возможность получения жидкого топлива из газа методом Фишера — Тропша.
Наибольшее снижение энергозатрат показал оксид железа. С ним энергетическая отдача процесса выросла в 4,3 раза по сравнению с переработкой угля без добавок. Оксид меди увеличил этот показатель в 2,9 раза, навоз — в 1,6 раза, скорлупа кедрового ореха — в 1,3 раза. Оптимальными параметрами для превращения газа в жидкое топливо стали температура около 260 °C и давление до 12 бар.
В исследовании участвовали специалисты Исследовательской школы физики высокоэнергетических технологий, Инженерной школы энергетики и Инженерной школы природных ресурсов ТПУ, а также Тюменского государственного университета. Работа поддержана программой Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети» и опубликована в журнале Energy.
«Наш коллектив занимается СВЧ-переработкой различного вида органического сырья — от биомассы до антрацита, сейчас решаем вопрос малотоннажного получения жидкого топлива. В этом исследовании мы проводили комплексную оценку разных доступных микроволновых поглотителей для каменного угля на протяжении всей технологической цепочки: от микроволнового пиролиза до потенциального получения жидкого топлива из пиролизного газа. Предложенные нами добавки-поглотители позволили существенно уменьшить энергозатраты на переработку угля. При этом получаемый газ по составу подходит для дальнейшей переработки в жидкое топливо. Это особенно важно, ведь энергозатраты напрямую влияют на себестоимость конечного продукта, особенно в энергодефицитных труднодоступных населенных пунктах»,
— отмечает один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Роман Табакаев.
